计算机图形学在元宇宙中的作用

计算机图形学在元宇宙中的作用

引入
　　二零二一年，元宇宙元年。“元宇宙”一词，来源于1992 年的一本科幻小说《雪崩》。“元
宇宙”思想的源头，为大多数人所认可的，是美国计算机科学家夫诺文奇先生。自从元宇宙诞
生，索尼，Facebook，字节跳动，腾讯，网易，阿里巴巴等知名互联网公司纷纷入局。近期，耐

克宣布进军元宇宙，更是令潮人们激动不已，更是把元宇宙炒到了一个高峰。元宇宙更是一跃
成为2021 年年度热词。
元宇宙的概念
　　那么什么是元宇宙呢？元宇宙是利用科技手段进行链接与创造的，与现实世界映射与交互
的虚拟世界，具备新型社会体系的数字生活空间。它整合了多种新技术而产生的新型虚实相融
的互联网应用和社会形态，它基于扩展现实技术提供沉浸式体验，基于数字孪生技术生成现实
世界的镜像，基于区块链技术搭建经济体系，将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、
身份系统上密切融合，并且允许每个用户进行内容生产和世界编辑。
元宇宙从时间上看是真实的，从空间上看是虚假的, 是由数据而产生的一个空间。关于元
宇宙，许多影视作品，以及文学作品中其实早已出现类似设想。日本著名的动漫《刀剑神域》
中设想人们通过沉浸式虚拟现实技术，进入到一个名叫SAO 的世界，在这个世界中，有着各
种各样现实中的物品，有着与现实相同的时间流速，人们在这个世界中打怪、闯关、升级。近
期电影《失控玩家》《头号玩家》也有着类似的理念，都是通过虚拟现实，或者增强现实技术
提供一个虚拟世界，人们在虚拟世界里进行和现实世界类似的生活，甚至超越现实，加入作者
的想象，能够做到super man 一般的举动。
计算机图形学在元宇宙中的运用
　　所谓计算机图形学，就是将各种图形通过各种算法，转化为计算机中的数据，在计算机程
序中形成相应的图形。相信许多计算机大佬，曾经都想象过一种可能：能否用计算机创造一个
虚拟的世界呢？为了实现这个目标，无数人为之付出心血。而想要创建一个虚拟的世界，想要
有其真实性，需要还原现实世界中的视觉，听觉，味觉，触觉等等。很显然其中，最容易实现
的便是视觉。于是，计算机科学家们便想到了利用计算机来模拟现实的场景。众所周知，任何
宏观层面的东西都可以通过点线面来构成。因此，计算机学家们便探索出了各种建模计算。为
了使得物体更加真实，计算机学家们又发明出了各种渲染算法。为了让物体动起来，科学家们
又通过各种方程，进行图形模拟计算，通过各种运动方程来构建虚拟世界中，物体的运动，使
其最大程度接近真实世界。例如，对于刚体，我们有动力学方程，对于柔体，我们又有本构方程；

对于流体，我们有Navier—Stokes 方程。至此，我们已经能够通过计算机，形成非常真实的虚
拟世界。
　　元宇宙最大特色，就在于其真实性。它是一个虚拟的宇宙，但在虚拟中有有着各种虚拟的
现实物品，元宇宙可以看作现实世界的延申，是现实世界的拓展。由于其真实性，人们在元宇
宙中能够做到他们在现实生活中想做的事，甚至是现实中完全不可能的事。而元宇宙中的物品
越是拟真，人们在体验元宇宙过程中，所感受到的就越真实，体验就越好，也就越能满足现实
中的需求。而计算机图形学正是让元宇宙更加真实的基础。元宇宙中人们看见的所有物品，都
是通过计算机图形学的各种算法，各种函数模拟计算出来的。
　　因此，计算机图形学可以说是元宇宙的基础，是元宇宙的核心技术，对元宇宙起到决定性

作用没有计算机图形学，元宇宙也就无法实现。